[發(fā)明專利]電容傳感器和液位高度檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811023781.0
• 申請(qǐng)日: 2018-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109186713B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈希忠;廖榮凡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué);上海曦息檢測(cè)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01F23/26
• 分類號(hào): G01F23/26;G01D5/24
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明提供了一種電容傳感器和液位高度檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：電容傳感器、傳感器檢測(cè)電路、單片機(jī)、電源電路、顯示電路，其中：所述傳感器檢測(cè)電路與所述電容傳感器電連接，用于將所述電容傳感器檢測(cè)到的測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)后傳輸給單片機(jī)；所述電源電路用于將交電轉(zhuǎn)換為兩組隔離的直流電，并分別向所述單片和所述傳感器檢測(cè)電路供電；所述顯示電路與所述單片機(jī)電連接，用于實(shí)時(shí)顯示液位高度檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高，可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)液位異常情況，操作簡(jiǎn)單，適用范圍廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及電容傳感器和液位高度檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，較為常用的液位測(cè)量方法有：激光測(cè)量法、聲波測(cè)量法、浮子測(cè)量法、吹氣測(cè)量法、壓力測(cè)量法等。雖然上述的測(cè)量方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定液位的測(cè)量，但是仍然存在許多不足之處。比如：聲波測(cè)量法，需要一定的面積反射，且量程短；激光測(cè)量法容易受到介質(zhì)影響、管壁折射大、成本高；浮子測(cè)量法、吹氣測(cè)量法、屬于機(jī)械測(cè)量法，其自動(dòng)化水平低、易磨損、維護(hù)不便；而壓力測(cè)量法在大量程時(shí)其線性度不高。

上述方法都不能適應(yīng)大量程或者小口徑的特殊液位測(cè)量場(chǎng)合，例如：大壩滲流井、地下水位、小口徑水井的液位測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種電容傳感器和液位高度檢測(cè)系統(tǒng)。

第一方面，本發(fā)明提供的一種電容傳感器，包括：絕緣外殼、通氣孔、第一極板、第二極板、第三極板、隔斷層、進(jìn)液孔、密封墊；其中，所述第一極板、第二極板、第三極板設(shè)置在所述絕緣外殼內(nèi)，且所述第二極板位于第一極板和第三極板之間；所述第一極板和第二極板之間形成第一電容器的容納腔，所述第二極板和第三極板之間形成第二電容器的容納腔；

所述密封墊設(shè)置在所述第一容納腔的底部，所述隔斷層設(shè)置在第一容納腔內(nèi)，并將所述第一容納腔分隔為上下兩部分；所述進(jìn)液孔設(shè)置在所述第一容納腔所在位置對(duì)應(yīng)的絕緣外殼上，并位于所述隔斷層的下方；所述通氣孔設(shè)置在所述絕緣外殼的頂部，或者靠近頂部的側(cè)壁上。

可選地，還包括：所述絕緣外殼的背面上設(shè)置有第一端子、第二端子、第三端子，所述第一端子、第二端子、第三端子分別與所述第一極板、第二極板、第三極板電連接；所述第一極板、第二極板、第三極板通所述第一端子、第二端子、第三端子與外部的傳感器檢測(cè)電路相連。

可選地，所述第一極板、第二極板、第三極板與液體接觸的表面上設(shè)置有防腐涂層。

可選地，所述第一極板與第二極板構(gòu)成第一電容器，第一電容器的電容為C₁：

式中：ε₀為真空中的介電常數(shù)，ε_l為待測(cè)液體的介電常數(shù)，ε_a為空氣的介電常數(shù)，w為第一極板、第二極板、第三極板的寬度；d為第一極板和第二極板之間的距離，H為隔斷層與密封墊之間的距離，L為第一極板、第二極板、第三極板的高度，h為第二容納腔的液位高度；

所述第二極板與第三極板構(gòu)成第二電容器，第二電容器的電容為C₂：

第一電容器和第二電容器的電容差為ΔC：

其中：Δh＝(h-H)；ΔC與Δh成正比。

第二方面，本發(fā)明還提供一種液位高度檢測(cè)系統(tǒng)，包括：如第一方面中任一項(xiàng)所述的電容傳感器、傳感器檢測(cè)電路、單片機(jī)、電源電路、顯示電路，其中：

所述傳感器檢測(cè)電路與所述電容傳感器電連接，用于將所述電容傳感器檢測(cè)到的測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)后傳輸給單片機(jī)；